數字衛星導航與地球物理學：GNSS信號模擬器與接收機實驗室實踐指南 [Digital satellite navigation and geophysics: a practical guide wi 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　《數字衛星導航與地球物理學：GNSS信號模擬器與接收機實驗室實踐指南》內容是關於全球導航衛星係統（GNSS），涉及兩個主要設備——接收機和模擬器，以及它們的應用。書中的內容都是基於現有的實時軟件GNSS接收機和GNSS信號模擬器，這些工具的學術版隨書免費贈送，讀者可用於學習與研究。
　　GNSS或許不是人類不同技術成就結閤的成果。為瞭瞭解一個係統，需要從寬廣的視野觀察它。因此，我們通常試圖從不同的方麵提齣GNSS的理論，不僅能讓大傢瞭解GNSS，而且可以讓其他領域的專傢很好地應用。

內頁插圖

目錄

第1章 導航衛星的定位方法
1．1 全球和區域衛星導航係統
1．1．1 GPS
1．1．2 GLONASS
1．1．3 “伽利略”係統
1．1．4 區域衛星係統
1．1．5 GNSS的組成
1．2 導航和大地測量中的定位任務
1．3 參考坐標係
1．3．1 地心慣性坐標係
1．3．2 地心地固坐標係
1．3．3 大地球麵坐標係
1．3．4 球麵坐標係的發展計劃
1．4 時間基準和守時
1．5 準確度、精度和正態分布
1．5．1 正態分布的重要性和缺陷
1．5．2 準確度的度量
1．6 利用衛星和GNSS方程定位的原理
1．7 泰勒理論和GNSS方程的綫性化
1．8 最小二乘估計
1．8．1 最小二乘估計原理
1．8．2 協方差的傳遞和精度因子(DOP)
1．8．3 最小二乘估計的實現
1．8．4 班剋羅夫特的解析解法
1．9 完好性監測
1．9．1 大地測量和導航任務中的冗餘技術
1．9．2 接收機自主完好性監測(RAIM)
1．10 GNSS定位的非綫性問題
1．10．1 實際應用中的非綫性問題
1．10．2 求解非綫性GNSS任務的方法
1．10．3 解決非綫性GNSS任務的解析方法
參考文獻
習題

第2章 GNSS軌道的分類和應用
2．1 從托勒密到愛因斯坦的天體運動模型發展
2．2 用開普勒參數描述軌道運動
2．2．1 開普勒參數
2．2．2 通過開普勒參數計算衛星的位置
2．3 GPS導航電文中的軌道參數
2．4 GNSS衛星星曆
2．4．1 密切開普勒參數
2．4．2 GPS星曆
2．5 軌道參數列錶
2．5．1 廣播GLONASS星曆
2．5．2 大地測量中錶格化的軌道參數
2．5．3 導航中錶格化的軌道參數
2．5．4 笛卡兒坐標係中開普勒參數的計算
2．6 衛星時鍾
2．7 開普勒曆書在星座分析中的應用
2．7．1 GNSS曆書的實現
2．7．2 案例研究：基於曆書的軌道類型和導航衛星星座分析
2．8 外力模型
2．8．1 地球位勢球形諧波
2．8．2 其他外力的影響
2．9 衛星最終都到哪裏去瞭?衛星的生命周期和太空垃圾的危害
參考文獻
習題

第3章 用發射機和模擬器産生GNSS信號
3．1 衛星導航中的擴頻信號
3．1．1 擴頻的概念與優點
3．1．2 GNSS信號的中心頻率
3．1．3 GPS信號的産生
3．1．4 GLONASS開放性接入信號的生成
……
第4章 大氣層信號傳播
第5章 接收機前端
第6章 基於PC的實時基帶處理器
第7章 多徑
第8章 全球導航衛星係統觀測的優化
第9章 觀測值在導航任務中的應用
第10章 GNSS信號的電磁閃爍
第11章 利用GNSS信號的地球物理測量
第12章 INS輔助基帶和導航信號處理
下一步計劃：射頻實驗室

前言/序言

　　本書內容是關於全球導航衛星係統（GNSS），涉及兩個主要設備——接收機和模擬器，以及它們的應用。書中的內容都是基於現有的實時軟件GNSS接收機和GNSS信號模擬器，這些工具的學術版隨書免費贈送，讀者可用於學習與研究。
　　GNSS或許不是人類不同技術成就結閤的唯一成果。為瞭更好地瞭解一個係統，需要從寬廣的視野觀察它。因此，我們通常試圖從不同的方麵提齣GNSS的理論，不僅能讓大傢更好地瞭解GNSS，而且可以讓其他領域的專傢很好地應用。
　　本書的章節結構如圖0.1所示。第1章描述瞭利用GNSS的通用方法。第2章介紹瞭GNSS衛星和軌道構成。第3章討論瞭GNSS信號及其在衛星、模擬器和僞衛星中如何産生。第4章、第7章和第10章描述瞭GNSS信號傳播問題。其中：第4章主要講述GNSS信號與其他電磁信號的關係，以及對信號傳播的特殊影響；第7章主要涉及多徑問題；第10章專注於信號抖動這一有趣的問題。第5章和第6章詳細描述瞭GNSS軟件接收機和基帶信號處理器。第8章討論瞭多種GNSS觀測的建立和改進問題。第9章、第ll章、第12章討論瞭這些觀測如何應用在導航和地球物理學中。進入到瞭應用狀態，不僅可以提供足夠的覆蓋，而且在L2和L3頻段發射新的信號。即使在GLONASS部分可用期間，它也一直應用於大地測量中。目前，GLO-NASS已經應用於手機、汽車導航等市場。本書討論“伽利略”衛星導航係統的篇幅有限，因為我們認為該係統沒有完全建成，其信號結構、設計甚至是一些概念，特彆是相關的開放性和信號接入限製也許都不會改變。但我們認為本書也為從事“伽利略”係統應用研究的讀者提供瞭足夠的GNSS信息。
　　本書的創新主要體現在以下幾個方麵：
　　（1）我們已經嘗試在實踐和係統設計上更接近於GNSS理論和技術，在實驗基礎上，開發瞭可使用的軟件，研製瞭應用在航空領域的GNSS接收機和信號模擬器。
　　（2）本書附帶有免費學術版的實時軟件接收機和信號模擬器。
　　（3）為有興趣的用戶展示瞭可用的、與贈送軟件匹配的硬件。例如，獲贈軟件的用戶可以利用實際衛星實時定位。
　　（4）書中網站提供預錄的飛行測試數據，包括GPS信號記錄和相對應的慣性導航係統（INS）原始數據輸齣，讀者按照本書的例子和方案用接收機處理這些數據。
　　（5）本書中還給齣瞭GNSS信號模擬器的設計，通過介紹GNSS模擬器的工作流程，也相應地描述瞭實時衛星的工作流程。信號模擬器廣泛應用於係統研發、測試和製造中。
　　（6）我們也盡量提高本書的趣味性，在GNSS的哲學和物理背景中隱藏著許多有趣的事實，很少有或根本沒有人去討論這些。
　　（7）我們也試圖調整本書的結構，使之盡可能對學生和有經驗的工程師都一樣有用，本書包含瞭有助於深入理解GNSS的必要資料。
　　（8）本書針對不同的重要現象盡量給齣清晰的物理解釋，例如：為什麼GNSS的碼延遲和相位超前的數值相等而符號相反，為什麼電離層閃爍的幅度和相位的互相關是負數，等等。
　　最後，我們要感謝那些幫助過我們的朋友和同事們。首先我們感謝為本書提供資料的朋友和同事們，特彆是：
　　（1）Rakon公司的Graham Ockleston先生，他不斷給予瞭專業性很強的支持，並提供瞭直觀的資料。
　　（2）奎介鬆永先生、北齋藤進博士和許多工作在電子導航研究所（ENRI）的同事，他們為我們提供瞭電磁閃爍條件下的GPS測試數據和一些有用的討論結果。
　　（3）國傢信息與通信技術研究所的拓哉津川博士，泰國孟剋國王理工學院的PornchaiSupnithi教授，泰國硃拉隆功大學（Chulalongkorn University）的Chalemcho“Satirapod教授。在研究電離層理論時得到瞭他們的幫助。
　　（4）中國颱灣的陳紅躍博士和安藤正孝教授，日本靜岡大學的良也生田教授，他們為本書提供瞭大量資料。
　　（5）日本立命館大學的蘇杉本教授和幸宏久保教授提供瞭大量資料和他們的研究成果。
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